本发明涉及铝型材的表面处理技术领域，具体涉及一种钝化前处理的易极电泳铝型材生产工艺。
背景技术：
随着国民经济的蓬勃发展，目前，我国是铝材消耗大国。铝型材在电泳涂装前常采用铬酸盐化学钝化法进行前处理，但铬酸盐处理中六价铬离子对人体具有致癌作用，处理不当会对环境造成严重的污染，因此铬酸盐钝化工艺受到极大的关注，有些国家已限制其使用。近年来国内外对无铬钝化工艺进行了大量研究，开发了稀土、钴盐、硅酸盐、钼酸、钛/锆酸盐等多种钝化液处理体系，具有一定的耐腐蚀性能。但钝化效果还是会存在钝化膜不够均匀，致密性不够，附着力差，耐腐蚀性能不够理想的缺点，需要改进。
钝化操作属于电泳涂装前预处理中的步骤，而预处理后的型材一般还要经过阳极氧化-着色-电泳-烘干等主要工艺，随着人们的环保与节能意识不断地加强，如何在保证产品质量的前提下，减少铝合金型材的制备工艺当中的一些高能耗工序，以达到环保节能的目的也是众多科研工作者所要解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决现有技术的缺陷之一，提供一种钝化前处理的易极电泳铝型材生产工艺。
本发明提供了一种钝化前处理的易极电泳铝型材生产工艺，所述生产工艺包括如下步骤：
(1)挂料
将型材挂上架，对型材进行水洗；
(2)脱脂除油
对水洗后的所述型材进行脱脂除油处理；
(3)酸洗
将步骤(2)处理过后的所述型材放入酸洗槽，进一步除去所述型材表面油污、氧化膜；
(4)三道纯水串联清洗
对步骤(3)处理过后的所述型材使用三道纯水串联清洗；
其中：第一道纯水电导率小于1500us/cm；
第二道纯水电导率小于等于200us/cm；ph大于等于4.5；
第三道纯水电导率小于等于80us/cm，ph大于等于5.0；
(5)钝化
将步骤(4)处理过后的所述型材放入钝化槽内进行钝化处理，使所述型材表面形成一层膜厚均匀的无色化学转化膜；
其中，所述钝化槽内的主要成分为纳米镀液，所述纳米镀液由纳米硅晶、果酸、乙酸、乙醇、维他命及铈组成；
(6)主槽电泳
将步骤(5)处理过后的所述型材放入电泳主槽，电泳槽内有电泳漆，型材完全浸没30-90s后通电上漆，上色；
其中，所述电泳漆包括以下原料：丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甘油单甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和乙氧化双酚a二甲基丙烯酸酯；
(7)滴干
将步骤(6)处理过后的型材经过水洗后滴干，型材在滴干区有一定倾斜度；
(8)烘干
将滴干后的型材放入烘干炉内进行烘干，烘干后将所述型材置于卸架区冷却，然后卸架制得所述型材。
优选的，所述步骤(5)中，所述钝化槽液中纳米镀液的浓度为1-2％，槽内槽液总酸小于等于6，ph：3.1-3.6，钝化时间：30-60s，铝离子浓度小于等于1.5g/l，电导率大于等于200，锆离子：20-60mg/l。
优选的，所述步骤(6)中，所述电泳槽内漆固成分为6-8g/l，色粉为1-3kg，ph为5.8-8.0，胺值为0.2-0.4，电泳温度为20-30℃，电导率25℃时350-1000us/cm，时间60-220s，电压为90-180v。
优选的，所述电泳漆各组分按重量百分比计包括：丙烯酸2-4％、甲基丙烯酸甲酯10-20％、丙烯酸丁酯20-30％、甲基丙烯酸羟乙酯6-10％、甘油单甲基丙烯酸酯6.5-12.5％、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯3-7％、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5-9％和乙氧化双酚a二甲基丙烯酸酯2.5-6.5％。
优选的，所述电泳漆中还包括聚合反应缓冲用溶剂、氨基树脂、过氧化苯甲酸叔丁酯和硫酸铬。
优选的，所述缓冲用溶剂包括异丙醇和乙二醇乙醚。
优选的，所述电泳漆中按重量百分比计，所述异丙醇为1-3％、乙二醇乙醚1-3％、氨基树脂10-24％、过氧化苯甲酸叔丁酯0.8-1.6％和硫酸铬1.2-2.4％。
优选的，所述步骤(2)中，脱脂除油槽内槽液组成为：游离酸点：15-70，铝离子浓度：小于3.5g/l，槽液温度：0-40℃，脱脂时间：2-5min。
优选的，在所述步骤(3)中，所述酸洗槽内槽液组成为：游离酸点：20-70，铝离子：小于3.5g/l，槽液温度：室温，酸洗时间：2.5-5min。
优选的，所述步骤(5)中，所述型材表面形成的化学转化膜中锆离子的含量按比色法测定时为1.0-5.0mg/m2，按失重法测定时为20-150mg/m2。
本发明的有益效果在于：本发明的一种钝化前处理的易极电泳铝型材生产工艺，所述型材经钝化处理后形成胶体致密的无铬钝化膜层，该钝化膜层具有耐腐蚀性能优良、与型材基层和电泳漆膜的附着性良好、膜厚均匀，生产效率高、对铝材疲劳性能影响小、节约能耗，对环境污染少等优点，能够代替逐渐禁止使用的铬酸盐处理工艺，可广泛用于铝合金型材、铝板、铝合金铸件以及铝合金制品的表面处理。
同时，通过改变电泳工序的加工工艺，调整电泳槽的电泳漆和操作方法，省去了阳极氧化和着色这两项高能耗工序，不仅节能环保，减少了废水的排放，还极大的缩短了生产时间，经加工后的型材质量稳定，表面膜层耐腐蚀性高，耐候长，表面色彩多，家装材料选择性高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1一种钝化前处理的易极电泳铝型材生产工艺，所述生产工艺包括如下步骤：
(1)挂料
将型材挂上架，对型材进行水洗；
挂料是将待处理的型材挂上架，根据计划排产单核对型材的型号、长度、支数是否相符，确定无误后方可上架，不同颜色的型材尽量不允许同时上料，相同颜色不同单号的型材装在一起须做好标识，严格区分。
上料时需戴无纺布手套操作，禁止有手印及脚印踏型材。抬料时应轻拿轻放，型材保持一定间距、均匀分布，分隔，保证型材之间有足够的间隙，确保槽液流通顺畅，保证钝化效果。
(2)脱脂除油
对水洗后的所述型材进行脱脂除油处理，脱脂除油处理是为了除去型材表面油污、氧化膜，保证进入酸洗槽时型材表面清洁；
其中，脱脂除油槽内槽液组成为：游离酸点：15-70，铝离子浓度：小于3.5g/l，槽液温度：0-40℃，脱脂时间：2-5min；
如堆放过久和表面灰尘严重的型材，应视具体的除油效果而适当放慢链速，除油后型材表面一定要干净光亮，否则会直接影响钝化效果；
游离酸每班3-4小时由化验员分析一次，每天测定铝离子一次，工艺员要根据分析结果进行调整，不定期清理液面油污，根据除油效果、型材表面亮度、清洁度和过料量，决定是否倒槽或更换槽液。每个月至少倒一次槽，同时根据铝点、游离酸检测结果，生产过料量约1-2个月，即约2000t时倒一次槽液，生产过料量约4个月，即约5000t时更换槽液。
(3)酸洗
将步骤(2)处理过后的所述型材放入酸洗槽，进一步除去所述型材表面油污、氧化膜，增加型材表面清洁度、光亮度，加速钝化膜上膜速度；
其中，所述酸洗槽内槽液组成为：游离酸点：20-70，铝离子：小于3.5g/l，槽液温度：室温，酸洗时间：2.5-5min；其中，室温为：20-30℃。
游离酸每班3-4小时分析一次，每天测定铝离子一次，工艺员要根据分析结果进行调整，不定期清理液面油污，根据除油效果、型材表面光亮度、清洁度和过料量，决定是否倒槽或更换槽液。每个月至少倒一次槽，同时根据铝点、游离酸检测结果，生产过料量约1-2个月，即约2000t时倒一次槽液，生产过料量约4个月，即约5000t时更换槽液。
技术人员每班检测一次脱脂除油槽和酸洗槽内的所述型材的刻蚀度，要求刻蚀量大于等于0.50g/㎡时进行下一步的三道纯水串联清洗步骤；当刻蚀量低于0.50g/㎡时，要及时补加除油剂和酸洗剂，其中所述技术人员8小时一班。
本发明中，脱脂、酸洗步骤能充分除去所述型材表面油污、氧化膜，增加所述型材表面的清洁度、光亮度，加速钝化膜上膜速度。
(4)三道纯水串联清洗
对步骤(3)处理过后的所述型材使用三道纯水串联清洗；
其中：第一道纯水电导率小于1500us/cm，纯水洗1-2min；
第二道纯水电导率小于等于200us/cm，ph大于等于4.5，纯水洗1-2min；
第三道纯水电导率小于等于80us/cm，ph大于等于5.0，纯水洗1-3min。
其中，每班分析二次纯水ph和电导率是否合格，如纯水各项参数不合格，则更换ph和电导率合格的纯水。
(5)钝化
将步骤(4)处理过后的所述型材放入钝化槽内进行钝化处理，使所述型材表面形成一层膜厚均匀的无色化学转化膜；
其中，所述钝化槽内的主要成分为纳米镀液，所述纳米镀液由纳米硅晶、果酸、乙酸、乙醇、维他命及铈组成，所述纳米镀液各组分按重量百分比为纳米晶硅20-35％、果酸10-15％、乙酸10-15％、乙醇15-20％、维他命5-15％及铈3-9％，所述维他命包括维生素a、维生素b和维生素c，所述铈为纳米氧化铈。
槽液中纳米镀液的浓度为1-2％，槽内槽液总酸小于等于6，ph：3.1-3.6，处理时间：30-60s，铝离子浓度小于等于1.5g/l，电导率大于等于200，锆离子：20-60mg/l，处理温度：室温，其中，室温为：20-30℃。
其中，所述型材表面形成的化学转化膜中锆离子的含量按比色法测定时为1.0-5.0mg/m2，按失重法测定时为20-150mg/m2；
所述钝化槽液定期过滤，每次过滤100吨；每三小时分析一次槽液ph和电导率，每周检测一次槽液铝离子浓度和总酸，槽液必须定期过滤。根据型材表面上膜效果、检测膜重和过料量，决定是否倒槽或更换槽液。根据分析结果进行调整，生产过料量约1～2个月，即约2000t倒一次槽液，生产过料量约4个月，即约5000t时更换槽液。
(6)主槽电泳
将步骤(5)处理过后的型材缓慢放入电泳主槽，电泳槽内有电泳漆，型材完全浸没30-90s后通电上漆，上色，所述电泳槽内漆固成分为6-8g/l，色粉为1-3kg，ph为5.8-8.0，胺值为0.2-0.4，电泳温度为20-30℃，电导率25℃时350-1000us/cm，时间60-220s，电压为90-180v；
其中，所述电泳漆各组分包括：aa：丙烯酸、mma：甲基丙烯酸甲酯、ba：丙烯酸丁酯、hema：甲基丙烯酸羟乙酯、gmma：甘油单甲基丙烯酸酯、tmptma：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、tmp(3eo)tma：乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和e30badma：乙氧化双酚a二甲基丙烯酸酯；
所述电泳漆各组分按重量百分比计包括：aa2-4％、mma10-20％、ba20-30％、hema6-10％、gmma6.5-12.5％、tmptma3-7％、tmp(3eo)tma5-9％和e30badma2.5-6.5％；
所述电泳漆中还包括聚合反应缓冲用溶剂、氨基树脂、tbpb：过氧化苯甲酸叔丁酯和bcs：硫酸铬；
所述缓冲用溶剂为ipa：异丙醇和ecs：乙二醇乙醚；
按重量百分比计，所述电泳漆包括ipa1-3％、ecs1-3％、氨基树脂10-24％、tbpb0.8-1.6％和bcs1.2-2.4％；
具体地，所述电泳漆的制备方法为：按相应配比将aa、mma、ba、hema、gmma、tmptma、tmp(3eo)tma、e30badma、tbpb和bcs在适量聚合反应缓冲用溶剂：ipa和ecs中发生聚合反应8-16h后，冷却至50-80℃时加入dmae：二甲基氨基乙醇，皂化反应成水溶性后加入氨基树脂交联剂，再加入溶剂调整粘度与固含量充分搅拌2-6h后即得到所述电泳漆，调整粘度与固含量所用的溶剂为所述聚合反应缓冲用溶剂。
(7)滴干
将步骤(6)处理过后的型材经过水洗后滴干，型材在滴干区有一定倾斜度；
(8)烘干
将滴干后的型材放入烘干炉内进行烘干，烘干后将所述型材置于卸架区冷却，然后卸架制得所述型材，其中，烘干温度为80-100℃，烘干时间为20-30min。
本发明中型材的钝化操作中，采用不含有毒有害物质的环保钝化液来代替铬化和磷化的钝化液，在室温下即可对型材进行处理，在工件表面形成均匀、致密的膜层，该钝化膜层具有耐腐蚀性能优良、与型材基层和电泳漆膜的附着性良好、膜厚均匀，生产效率高、对铝材疲劳性能影响小、节约能耗，对环境污染少等优点，能够代替有毒有害的铬化和磷化的钝化液处理工艺，可广泛用于铝合金型材、铝板、铝合金铸件以及铝合金制品的表面处理。
同时，电泳步骤中，电泳槽内电泳漆的制备采用传统的丙烯酸单体加上多个多官能基的高性能丙烯酸单体合理互配合成后使型材表面上的漆膜交联时形成多网状结构，凸显性能为高硬度、高光泽、高附着力，耐化学性能优良的水溶型电泳漆，使得铝材工件无需经过传统生产过程的高污染、高能耗的氧化、着色步骤，依然能够具有相同甚至更好的附着力与耐候性能，充分体现节能环保的操作宗旨，为企业节省可观的成本，也为操作员工提供更好的工作环境。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2提出一种钝化前处理的易极电泳铝型材生产工艺，其中，所述步骤(2)中，脱脂除油槽内槽液组成为：游离酸点：43，铝离子浓度：小于3.5g/l，槽液温度：25℃，脱脂时间：3.5min；
所述步骤(3)中，所述酸洗槽内槽液组成为：游离酸点：45，铝离子：小于3.5g/l，槽液温度：25℃，酸洗时间：4min；
所述步骤(4)中，第一道纯水洗1.5min，第二道纯水洗1.5min，第三道纯水洗2min；
所述步骤(5)中，所述钝化槽液中纳米镀液的浓度为1.5％，槽液总酸小于等于6，ph：3.4，处理时间：45s，铝离子浓度小于等于1.5g/l，电导率大于等于200，锆离子：40mg/l，处理温度：25℃；
所述型材表面形成的化学转化膜中锆离子的含量按比色法测定时为3.0mg/m2，按失重法测定时为85mg/m2。
所述步骤(6)中，所述型材完全浸没60s后通电上漆，上色，所述电泳槽内漆固成分为6g/l，色粉为1kg，ph为5.8，胺值为0.2，电泳温度为20-30℃，电导率为350-600us/cm，时间220s，电压为90v；
其中，所述电泳漆各组分按重量百分比计包括：aa3％、mma15％、ba25％、hema8％、gmma9.5％、tmptma5％、tmp(3eo)tma7％、e30badma4.5％、ipa1.5％、ecs1.5％、氨基树脂17％、tbpb1.2％和bcs1.8％；
具体地，所述电泳漆的制备方法为：按相应配比将aa、mma、ba、hema、gmma、tmptma、tmp(3eo)tma、e30badma、tbpb、和bcs在适量聚合反应缓冲用溶剂：ipa和ecs中发生聚合反应12h后，冷却至65℃时加入dmae：二甲基氨基乙醇，皂化反应成水溶性后加入氨基树脂交联剂，再加入溶剂调整粘度与固含量充分搅拌4h后即得到所述电泳漆，调整粘度与固含量所用的溶剂为所述聚合反应缓冲用溶剂。
所述步骤(8)中，所述烘干温度为90℃，烘干温度为25min后即得到所述型材。
实施例3
在实施例1的基础上，本实施例3提出一种钝化前处理的易极电泳铝型材生产工艺，其中，所述步骤(2)中，脱脂除油槽内槽液组成为：游离酸点：70，铝离子浓度：小于3.5g/l，槽液温度：1℃，脱脂时间：5min；
所述步骤(3)中，所述酸洗槽内槽液组成为：游离酸点：70，铝离子：小于3.5g/l，槽液温度：20℃，酸洗时间：5min；
所述步骤(4)中，第一道纯水洗2min，第二道纯水洗2min，第三道纯水洗3min；
所述步骤(5)中，所述钝化槽液中纳米镀液的浓度为2％，槽液总酸小于等于6，ph：3.1，处理时间：30s，铝离子浓度小于等于1.5g/l，电导率大于等于200，锆离子：60mg/l，处理温度：20℃；
所述型材表面形成的化学转化膜中锆离子的含量按比色法测定时为5.0mg/m2，按失重法测定时为150mg/m2。
所述步骤(6)中，所述型材完全浸没30s后通电上漆，上色，所述电泳槽内漆固成分为7g/l，色粉为2kg，ph为7.0，胺值为0.3，电泳温度为20-30℃，电导率为600-800us/cm，时间140s，电压为140v，其中，本实施例3中所述电泳漆的原料组成与配比和制备方法均与实施例2的相同。
所述步骤(8)中，所述烘干温度为100℃，烘干温度为30min后即得到所述型材。
实施例4
在实施例1的基础上，本实施例4提出一种钝化前处理的易极电泳铝型材生产工艺，其中，所述步骤(2)中，脱脂除油槽内槽液组成为：游离酸点：15，铝离子浓度：小于3.5g/l，槽液温度：40℃，脱脂时间：2min；
所述步骤(3)中，所述酸洗槽内槽液组成为：游离酸点：20，铝离子：小于3.5g/l，槽液温度：30℃，酸洗时间：2.5min；
所述步骤(4)中，第一道纯水洗1min，第二道纯水洗1min，第三道纯水洗1min；
所述步骤(5)中，所述钝化槽液中纳米镀液的浓度为1％，槽液总酸小于等于6，ph：3.6，处理时间：60s，铝离子浓度小于等于1.5g/l，电导率大于等于200，锆离子：20mg/l，处理温度：30℃；
所述型材表面形成的化学转化膜中锆离子的含量按比色法测定时为1.0mg/m2，按失重法测定时为20mg/m2。
所述步骤(6)中，所述型材完全浸没90s后通电上漆，上色，所述电泳槽内漆固成分为8g/l，色粉为2kg，ph为8.0，胺值为0.4，电泳温度为20-30℃，电导率为800-1000us/cm，时间60s，电压为180v，其中，本实施例4中所述电泳漆的原料组成与配比和制备方法均与实施例2的相同。
所述步骤(8)中，所述烘干温度为80℃，烘干温度为20min后即得到所述型材。
对比例
将钝化槽液的主要成分纳米镀液替换成铬酸盐，含量同实施例2，且其他参数和处理步骤均与实施例2相同。
将本发明中的实施例2-4与对比例处理得到的型材的性能测试对照如下表一所示：
表一
由上述表一可以看出，实施例2-4处理得到的型材的附着力和耐腐蚀能力均优于对比例中处理得到的型材，同时具有更优异的耐水性；由实施例2-4的测试结果可知，在本发明提出的生产工艺处理下得到的型材，均具有较强的附着力、耐腐蚀性、耐水性，表面形成的漆膜硬度也达到3h以上，色泽均匀鲜艳多彩，与对比例相比，本发明使用的是无铬钝化液，在附着力性能和耐腐蚀性能更强的基础上，还具有环保节能的优点。其中，实施例2为本发明中的较优实施例。
综上所述，在本发明中提出的钝化工艺参数的钝化处理下，在型材表面形成的无色钝化膜，该钝化膜的胶体致密，膜厚均匀，具有优良的耐腐蚀性能，能够与型材基层和电泳漆膜之间具有良好的附着力，由于使用的是无铬钝化液，具有环保节能的优点；同时，通过调整电泳槽的电泳漆和操作方法，省去了阳极氧化和着色这两项高能耗工序，节省能耗及成本，还减少了废水的排放，经加工后的型材质量稳定，表面膜层耐腐蚀性高，耐候长，表面色彩多，家装材料选择性高。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。